工业互联网产业联盟-工业区块链应用白皮书（1.0版）-2019.2-49页_1mb

工业区块链应用白皮书总结

核心内容概述

本白皮书围绕区块链技术在工业领域的应用展开，重点分析了工业应用的发展现状、面临的痛点、区块链技术带来的机遇，以及在工业安全、生产效率、服务型升级等方面的具体应用场景和政策建议。白皮书旨在推动区块链技术与工业互联网的深度融合，提升工业系统的协同效率和合规监管能力。

主要观点

• 区块链技术通过其共享账本、智能合约、机器共识、权限隐私四大特性，为工业数据的互信、互联和共享提供了基础支撑。
• 物理分布式、逻辑多中心、监管强中心的架构设计，使得区块链在工业互联网中能够实现“柔性”监管，提升监管效率和合规性。
• 区块链在工业应用中，能够解决信息孤岛、数据篡改、信任缺失、隐私泄露等关键问题，推动工业生态向更加协同、透明、可信的方向发展。
• 工业区块链的应用场景包括设备身份管理、访问控制、运营状态监管、供应链可视化、分布式生产、物流运输管理、维修工单管理、供应链金融、设备租赁、二手交易、工业品回收等。
• 工业区块链的推广和落地面临技术瓶颈、成本高、数据隐私、组织协同、标准缺失等挑战，需要政策支持、技术优化和多方协作。

关键信息

一、区块链对工业应用发展带来新机遇

1. 工业应用现状

   • 中国工业生产平稳运行，中高端制造业快速增长，但存在资源利用率低、安全环保问题多等挑战。
   • 工业4.0强调精准生产、广泛布局、品牌塑造，推动工业生态向更细粒度、更广泛化发展。

2. 工业应用痛点

   • 高度协同：生产单元间的协作要求更高，信息共享成为关键。
   • 工业安全：设备身份可信、访问控制、数据安全成为基础。
   • 信息共享：产业链上下游对信息共享的需求日益增强。
   • 资源融合：需要跨行业、跨组织的协作，形成服务型联盟。
   • 标准化：推动生产、包装、运输、维护等环节的标准化。
   • 柔性监管：监管机构需要新的技术手段进行合规监管。

3. 区块链带来的机遇

   • 数据互信：通过共享账本和智能合约实现数据可信共享。
   • 柔性监管：监管机构可以以节点身份参与，实现“低介入、高可信”的监管方式。
   • 分布式部署：根据行业、地域、阶段、步骤进行建设，实现理性发展路径。

二、工业区块链技术方向

1. 技术思路

   • 实现设备、人、企业间的可信互联，覆盖设备端、边缘侧、云端、设计生产运营全过程。
   • 通过可信数字身份、可信数据连接、可信边缘计算、可信工业分布式账本等技术支撑。

2. 应用图谱

   • 包括设备身份管理、设备访问控制、设备注册管理、设备运营状态监管、供应链可视化、分布式生产、工业物流运输管理、维修工单管理等。
   • 区块链技术通过数据可信、流程透明、规则统一，提升工业流程的协同效率和管理能力。

3. 优势

   • 提高工业设计效率，促进协作共享。
   • 优化生产流程，实现去中心化、自动化、智能化。
   • 提升物流和维修管理的透明性和效率。
   • 实现服务型制造的升级，包括供应链金融、设备租赁、二手交易、回收等。

三、区块链在工业安全中的应用

1. 设备身份管理

   • 通过区块链身份证书和私钥签名确保设备身份可信。
   • 提供全生命周期追溯，便于责任认定和数据验证。

2. 设备访问控制

   • 基于区块链的访问策略和智能合约实现权限可控、行为可追踪。
   • 提供访问授权、策略更新、身份验证等机制。

3. 设备注册管理

   • 建立统一的设备注册机制，实现设备身份与拥有者之间的映射。
   • 降低设备管理成本，便于设备状态变更记录。

4. 设备运营状态监管

   • 通过区块链实现设备状态数据的不可篡改、可追溯。
   • 为供应链各参与方提供统一的数据共享平台，增强协作效率。

四、区块链提高工业生产效率的应用

1. 供应链可视化

   • 提供全生命周期数据共享，提升供应链透明度和协同效率。
   • 通过智能合约实现订单、物流、库存等数据的可信共享。

2. 分布式生产

   • 通过区块链实现多企业协作、任务分配、进度追踪。
   • 提高生产响应速度和资源利用率。

3. 工业物流运输管理

   • 实现物流信息的实时共享，提升物流协同效率。
   • 通过智能合约实现订单状态查询、交付时间汇总、风险控制。

4. 工业维修工单管理

   • 实现维修过程的可信记录、责任界定、流程自动化。
   • 通过智能合约和数据加密保障用户隐私和数据安全。

五、区块链助力服务制造升级的应用

1. 供应链金融

   • 借助区块链实现贸易真实性、资产证券化、融资透明化。
   • 提高金融机构和制造业之间的信任度和交易效率。

2. 工业设备产品租赁

   • 区块链提供全生命周期数据记录、信用管理、流程自动化。
   • 降低租赁交易风险，提升设备流转效率。

3. 工业产品设备二手交易

   • 借助区块链实现设备生命周期信息透明、交易记录不可篡改。
   • 促进设备回收、梯级利用、数据共享，提升交易效率。

4. 工业品回收

   • 区块链实现回收数据的不可篡改、责任追溯、资源优化。
   • 推动绿色回收、资源再利用、平台间数据共享。

六、区块链对于数据共享和柔性监管的应用

1. 工业企业间互信共享

   • 实现工业数据的可信共享，提升生产效率和设备可靠性。
   • 促进跨企业数据共享和协同分析，优化资源配置。

2. 工业互联网平台间价值共享

   • 通过区块链实现平台间机理模型和数据共享。
   • 提升平台间合作效率和数据价值利用率。

3. 工业互联网柔性监管

   • 区块链提供监管节点接入、数据不可篡改、交易可追溯。
   • 实现低介入、高可信的柔性监管，支持国家产业战略实施。

七、工业区块链落地难点及挑战

1. 技术层面

   • 区块链的TPS限制、查询分析能力不足、数据隐私保护是主要挑战。
   • 需要提升数据存储能力、隐私保护机制、智能合约编写效率。

2. 推广层面

   • 需要行业共识、组织形态合理、标准统一。
   • 应对客户适应期、成本高、数据共享意愿不足等问题。

八、工业区块链应用落地政策建议

1. 加强技术模式创新

   • 推动区块链核心技术研发和开源社区建设。
   • 鼓励企业参与知识产权保护和技术创新。

2. 规范服务实体经济

   • 建立政产学研合作平台，推动区块链在工业互联网中的试点。
   • 加强区块链技术培训、示范推广、行业应用引导。

3. 积极提升产业影响

   • 引导区块链技术与工业互联网的融合。
   • 推动标准制定、专利布局、国际合作。

4. 完善发展政策环境

   • 政府应组织专家评估区块链发展趋势，制定相关政策和法律法规。
   • 建立监管框架、平衡各方利益、促进技术创新。

参考文献

1. 区块链白皮书（2018年），中国信息通信研究院&可信区块链推进计划，2018年9月。
2. 陈美娟, 朱晓荣. 基于区块链的物联网设备标识研究 [J]. 物联网学报, 2018, v. 2; No. 5(02):22-30.
3. 刘阳,李馨迟,田野,毛伟.物联网名字服务关键技术研究[J];电子学报,2014年10期.
4. Malviya H. How Blockchain Will Defend IOT[J]. Social Science Electronic Publishing, 2016.
5. Ramachandran G S, Krishnamachari B. Blockchain for the IoT: Opportunities and Challenges[J]. 2018.
6. 任彦冰，李兴华，刘海，etal.基于区块链的分布式物联网信任管理方法研究[J].计算机研究与发展，2018，55(7):1462-1478.
7. FIDO, https://fidoalliance.org/.
8. IFAA，http://ifaa.org.cn/.
9. Ouaddah A, Abou Elkalam A, Ait Ouahman A. FairAccess: a new Blockchain-based access control framework for the Internet of Things. Security and Communication Networks, 2017.
10. Huberman B A. Ensuring Trust and Security in the Industrial IoT The Internet of Things (Ubiquity symposium) [J]. Gastroenterology, 2002, 122(5):1235-1241.
11. Khan M A, Salah K. IoT security: Review, blockchain solutions, and open challenges[J]. Future Generation Computer Systems, 2017:S0167739X17315765.
12. Christidis K, Devetsikiotis M. Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things[J]. IEEE Access, 2016, 4:2292-2303.
13. Shi-Cho Cha, Jyun-Fu Chen, Chunhua Su. A Blockchain Connected Gateway for BLE-based Devices in the Internet of Things. IEEE Access (Volume: 6), Page(s): 24639 -24649.
14. Lin J, Shen Z, Miao C. Using Blockchain Technology to Build Trust in Sharing LoRaWAN IoT[C]// the 2nd International Conference. 2017.
15. Teslya N, Ryabchikov I. Blockchain-based platform architecture for industrial IoT[C]// Conference of Open Innovations Association. IEEE, 2018.
16. Dorri A, Kanhere S S, Jurdak R, et al. Blockchain for IoT security and privacy: The case study of a smart home[C]// 2017 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops (PerCom Workshops). IEEE, 2017.
17. 《关于积极推进供应链创新与应用的指导意见》http://www.gov.cn/zhengce/content/2017-10/13/content_5231524.htm
18. 《中国融资租赁行业》，广发证卷（香港）经纪有限公司，2016年5月3日.
19. 中国融资租赁行业未来五年的复合增速预计将降至 16% 罗兰贝格《融资租赁：行业转型进行时》，2017年4月.
20. 《中国工程机械市场供需调查及未来五年发展商机研究报告》，2015年.
21. 中国环境统计年报(2015).
22. 《2018-2024年中国电子废弃物处理市场深度调查及未来前景预测报告》，智研咨询.